城市轨道交通供电系统运行与维护课件：动力照明配电系统

动力照明配电系统基础知识13动力照明配电系统构成内容提要动力照明配电系统2动力照明负荷分级3动力照明配电系统

广义的动力照明配电系统包括降压变电所、动力配电系统和照明配电系统。狭义的动力照明配电系统包括动力配电系统和照明配电系统。

城市轨道交通动力照明配电系统是将35KV电压降压变成交流0.4KV电压，为车站和区间所有动力设备提供低压电源，为照明设备提供照明电源。轨道交通行业动力照明配电系统通常指动力配电系统和照明配电系统。

降压变电所可以分为一般降压变电所、跟随式降压变电所；当降压变电所与牵引变电所合建时，将形成牵引降压混合变电所。降压变电所设置在所有车站、车辆段或停车场、控制中心。对于长大区间的区间风井等设备，往往在区间风井设置跟随式降压变电所，就地配电。4动力照明配电系统降压变电所54.1基础知识4.1TN-S接地型式

在三相四线制配电系统中，把零线的两个作用分开，即一根线做工作零线(N),另外用一根线专做保护零线(PE),这样的接地型式国际电工委员会（IEC）称为TN-S接地型式。城市轨道交通动力照明系统型式为：带电导体的型式为三相四线制，接地型式采用TN－S系统6

该接线的特点是：

工作零线N与保护零线PE除在变压器中性点共同接地外,两线不再有任何的电气连接。

由于该种接线能用于单相负载、没有中性点引出的三相负载和有中性点引出的三相负载，因而得到广泛的应用。在三相负载不平衡的情况下，工作零线N是有电流通过且是带电的，而保护零线PE不带电，因而该配电方式的接地系统具备安全和可靠的基准电位。4.1基础知识

4.1基础知识

日常生活中，我们称呼的“火线、零线、地线”的含义是专指220V民用电的供电线路，它包括一根火线〔L〕、一根零线〔N〕和一根地线〔PE〕N〕，如下图所示。火线：电路中输送电的电源线，即ABC三相中间的1相。零线：电路中输送电的地线，即从变压器中性点接地后的引出线，即N线。地线：用于设备外壳接地，起漏电保护作用，即PE线。火线英文简写L（LIVE），用红色表示；零线英文简写N（NEUTRAL），用蓝色表示；地线英文简写E（Earth）或PE，用黄绿相间色表示（俗称花线）。8双电源切换装置

双电源切换装置对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时检测，当任一相发生过压、欠压、缺相，能自动从异常电源切换到正常电源。4.1基础知识9工作原理

工作时将开关K1与K2均闭合，KM1通电吸合其常开主触头闭合，常闭触头断开，KM3、KM4常开触头闭合主电源为负载供电。在接通K2瞬间KT2通电吸合，但在其延时闭合的常开触头来接通之前KM1常闭触头断开，KT2又断电释放、使KM2无法吸合。当主电源因故障（断相）停电后KM1、KA、KT1释放，KM1的常开主触头断开，KM1和KA的常闭接通，使KT2吸合延时1~2s后KT2的延时闭合常开接通使KM2通电吸合，KM2的常开主触头接通，备用用电源为负载供电，同时KM2的常闭断开。4.1基础知识10当工作电源恢复供电时，KT1得电，并计时，过一分钟后KT1延时闭合常开触头闭合，KA得电吸合，其常闭触头断开，使KT2和KM2释放，KM2的常闭触头接通使KM1能电吸合，又恢复主电源为负载供电。4.1基础知识114.2动力照明负荷分级4.2动力照明负荷分级动力照明负荷分为三级：一级负荷、二级负荷和三级负荷。动力照明负荷分级与供电要求如下：124.2动力照明负荷分级4.2动力照明负荷分级1）一级负荷

一级负荷由降压变电所的的0.4kVⅠ段和Ⅱ段母线分别引出一回电源，构成主备电源；在配电的末端设置双电源自动切换装置，进行主备切换。双电源自动切换装置最后输出一路电源配送给一级负荷。

一级负荷供电可靠性最高，如果一台配电变压器退出，那么0.4kV母联合上，确保供电；如果二回配电线线路中的主线路故障，则通过ATSE进行主备线路切换。

一级负荷在火灾等紧急情况下不可切除。

一级负荷中特别重要的负荷，例如应急照明，除由双电源供电外，还增设备用应急电源EPS。134.2动力照明负荷分级4.2动力照明负荷分级1）一级负荷

以下系统及设备采用一级负荷配电：

与消防相关的系统或设备：应急照明、与疏散相关的照明（某些地铁线路的正常照明）、兼疏散用的自动扶梯、火灾自动报警系统设备、气体灭火消防系统、水消防系统、与消防联动相关的系统（综合监控系统等）、与消防通信相关的系统（通信系统等）、防排烟系统或设备（排烟系统用风机及风阀）。

非常重要的的系统或设备：站厅站台正常照明、区间正常照明、通信系统、信号系统、自动售检票系统、综合监控系统、站台门系统、人防系统设备、安检设备、防淹门、雨水泵、废水泵、公共区的银行用电等。144.2动力照明负荷分级4.2动力照明负荷分级2）二级负荷

二级负荷由降压变电所的0.4kVⅠ段或Ⅱ段母线的一、二级负荷母排提供一回电源供电。

二级负荷供电可靠性较高，如果一台配电变压器退出，那么0.4kV母联合上，确保供电。

二级负荷在火灾等紧急情况下可切除。154.2动力照明负荷分级4.2动力照明负荷分级2）二级负荷

以下系统和设备采用二级负荷配电：

车站附属房间（设备用房及管理用房）正常照明、地上站站厅站台正常照明、污水泵、电梯、非消防疏散用自动扶梯、车站及区间维修电源等。164.2动力照明负荷分级4.2动力照明负荷分级3）三级负荷

三级负荷由降压变电所的0.4kVⅠ段或Ⅱ段母线的三级负荷母排提供单回路电源供电。三级负荷在三级负荷母排上设三级负荷总开关。

三级负荷供电可靠性措施与二级负荷一样，如果一台配电变压器退出，那么0.4kV母联合上，确保供电。在火灾等紧急情况下必须切除三级负荷总开关，消防术语叫“切非”，即切除与消防无关的电源。

三级负荷在某些电力系统运行方式下，可以切除，例如一座110kV主所退出。174.2动力照明负荷分级4.2动力照明负荷分级3）三级负荷

以下系统采用三级负荷配电：

通风空调系统的水系统设备和空调制冷设备、电热设备、广告照明、附属房间电源插座、区间检修设备及清洁设备等。184.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成

动力照明配电系统由降压变电所（或跟随式降压变电所）、动力配电系统、照明配电系统组成。配电系统采用三相四线制，系统电压380/220V，接地型式采用TN-S系统；动力照明负荷按负荷分级的原则进行配电。

动力设备主要采用放射式为主的配电方式，配电给车站及相邻区间的动力设备。

照明采用放射式与树干式相结合的方式，以树干式配电方式为主，配电给车站及相邻区间的照明灯具。194.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成

降压所主接线图204.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成214.3.1动力设备配电

1）动力配电方案

动力设备包括地铁车站、区间、控制中心、车场的机电系统和单机设备，动力设备用电通常是三相交流电。其配电一般采用放射式配电，从降压变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级。配电屏至用电设备的距离通常400米左右，因此需要多级配电。一级配电屏的电源来自降压变压器，二级配电屏的电源来自一级配电屏。4.3动力照明配电系统构成224.3.1动力设备配电

1）动力配电方案

降压变电所为第一级配电，配出电源给通信系统、信号系统、售检票系统、综合监控系统、站台门等系统级负荷，冷水机组、扶梯、电梯、消防泵等大容量单机设备，以及A/B端的环控电控室等。4.3动力照明配电系统构成234.3.1动力设备配电

1）动力配电方案

车站A/B端的环控电控室为第二级配电，第二级配电室再采用放射式对风机、风阀、水泵等设备进行配电。通信、信号、综合监控等机电系统从降压变电所配出电源后，再通过UPS等电源系统给单个设备配电。

4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

4.3动力照明配电系统构成典型车站动力配电图4.3.1动力设备配电

1）动力配电方案

智能低压配电是将进线、计量和测量、控制、保护、出线，以及现场总线通信集成为一体的模块化的低压综合配电装置。

智能低压配电由智能元件如：软启动、变频器、电机保护控制模块、小型PLC、智能仪表等组成，相比于传统的分裂元件配电，智能低压配电接线非常简单，功能非常强大。

隧道风机采用软启动以降低启动冲击电流。

大系统的回排风机和空调柜机等采用变频器以实现节能调节。

其余的通风空调设备在通风空调电控室采用普通的智能低压装置，通过马达保护器对各配电回路进行保护和控制。4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

2）动力设备控制

动力设备控制包括启停（启动、停止），开关（打开、关闭，分开、合上），正反转（正转、反转、停）等等。

动力设备控制方式通常采用就地控制、车站控制室控制和控制中心控制三种方式。就地控制包括现场手动控制和环控电控室手动控制，车站控制室控制包括车站控制室IBP控制和车站控制室综合监控控制。4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

2）动力设备控制

现场手动控制：在设备终端配电箱上进行手动控制。

环控电控室手动控制：在环控电控室配电屏上进行手动控制。

车站控制室IBP控制：在车站控制IBP上进行手动控制，IBP盘硬线连接BAS的PLC，通过PLC实现控制。

车站控综合监控控制：在车控室综合监控工作站上进行手动控制和自动控制，综合监控系统通信连接BAS的PLC，通过PLC实现控制。

控制中心综合监控控制：在控制中心综合监控工作站上进行手动控制和自动控制，综合监控系统通信连接BAS的PLC，通过PLC实现控制。4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

2）动力设备控制

控制的优先级：

现场手动控制→环控电控室手动控制→PLC控制（包括IBP手动控制）→综合监控系统控制。

就地控制优先级最高，车站控制室IBP控制次之，车站控制室和控制中心的综合监控控制优先级最低。4.3动力照明配电系统构成294.3.1动力设备配电

4.3动力照明配电系统构成在环控电控室的智能低压配电柜，智能元件均自带通信口，智能元件通过通信口与上位监控系统（BAS）连接。BAS对环控电控室智能模块控制图如下。304.3.1动力设备配电

2）动力设备控制

以普通风机智能电压配电为例，风机智能电压配电一次接线图和二次控制图如下：4.3动力照明配电系统构成314.3.1动力设备配电

4.3动力照明配电系统构成风机智能电压配电一次接线图324.3.1动力设备配电

1）KR是马达保护器；是风机智能低压配电的成立、保护、控制、通信等二次部分的核心智能元件，其中：A1、A2一对引脚是马达保护器的工作电源；L1、C一对引脚是控制马达保护器的处于就地/远方的指令；如果接通则13、14一对引脚输出启停控制；L6、C一对引脚是手动控制马达保护器的启停指令；如果接通则允许CANL、CANH一对引脚实现CAN现场总线启停控制；13、14一对引脚是马达保护器的控制输出，实现风机的启停控制；4.3动力照明配电系统构成334.3.1动力设备配电

1）KR是马达保护器；是风机智能低压配电的成立、保护、控制、通信等二次部分的核心智能元件，其中：95、96一对引脚和97、98一对引脚是马达保护器的本体故障的输出，接通后报故障，故障时本配电回路和马达保护器不能使用。L4、C一对引脚是马达保护器的正常故障状态；如果接通则表示回路处于故障状态，故障指示灯亮，故障信息可以通过CAN现场总线输送给上一级；L5、C一对引脚是马达保护器的工作状态；如果接通则表示回路处于工作状态，风机启动或停止的指示灯亮。回路正常的信息可以通过CAN现场总线输送给上一级；4.3动力照明配电系统构成344.3.1动力设备配电

2）QM：负荷开关，也是该配电回路的总开关；3）KM：风机控制总输出的中间继电器的常开触点；4.3动力照明配电系统构成354.3.1动力设备配电

4.3动力照明配电系统构成风机智能电压配电控制原理图364.3.1动力设备配电

图中，SA1是风机就地控制箱的“就地/远方”控制转换开关，SA2是风机在车控室配电箱的就地控制箱的“手动/自动”转换开关。

当QM人工合闸，回路带电；当KR和QM没有故障，可以通过三种方式实现风机启停控制：

就地控制箱手动控制

环控电控室手动控制

通过CAN总线的远方控制。

4.3动力照明配电系统构成374.3.1动力设备配电

就地控制箱手动控制：

当SA1在“就地”位置时，SA1的“1、2”接通，控制级别最高。

启动操作如下：SB3手动按钮合上，KA2继电器动作，KA2的常开接点合上，形成自保持回路；KA2常开接点接通马达保护器L1、C回路，马达保护器13、14回路接通，KM继电器动作，风机带电运行。

停止操作如下：SB4手动按钮合上，KA2继电器失电，KA2常开接点分开，断开马达保护器L1、C回路，马达保护器13、14回路分开，KM继电器失电，风机停止运行。4.3动力照明配电系统构成384.3.1动力设备配电

环控电控室手动控制：

当SA1在“远方”位置时“3、4”接通，风机由环控电控室控制，SA2在“手动”位置时，SA2的“1、2”接通，由SB1和SB2进行风机手动启停控制。

启动操作如下：SB1手动按钮合上，KA2继电器动作，KA2的常开接点合上，形成自保持回路；KA2常开接点接通马达保护器L1、C回路，马达保护器13、14回路接通，KM继电器动作，风机带电运行。

停止操作如下：SB2手动按钮合上，KA2继电器失电，KA2常开接点分开，断开马达保护器L1、C回路，马达保护器13、14回路分开，KM继电器失电，风机停止运行。4.3动力照明配电系统构成394.3.1动力设备配电

远方控制：SA1在“远方”位置，SA2在“自动”位置时，SA1和SA2的“3、4”接通，KA3继电器动作，KA3的常开接点合上，接通马达保护器L6、C回路，此时马达保护器允许CAN总线对其进行控制，例如可以是来自BAS的PLC启停控制指令，由马达保护器的CAN总线进行风机启停控制。

启停操作如下：如果CAN总线下达启动命令，则马达保护器13、14回路接通，KM继电器动作，风机带电运行；如果CAN总线下达停止命令，马达保护器13、14回路分开，KM继电器失电，风机停止运行。

4.3动力照明配电系统构成404.3.1动力设备配电

3）动力设备保护

降压变电所低压室配电屏、AB端环控电控室配电屏均采用智能马达保护装置，如上图的KR装置。

该装置可以配置各种保护功能，如：

短路瞬时保护

过载保护

接地保护

电流不平衡保护

电机堵转保护

电机过热保护

断相保护等等。

4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

3）动力设备保护

通常，低压柜设以下保护方式：a）0.4kV一、二级负荷级进线断路器设：

短路瞬时和短延时保护

过负荷保护

接地保护

备用电源自投自复装置；4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

3）动力设备保护

备自投是备用电源自动投入使用装置的简称。

最典型的备自投是母联分段运行，一段母线失压后，母联开关通过备自投装置的控制自动合上。

应急照明系统就是一个备自投的电源系统。通常采用继电接触器作为蓄电池备自投的控制。当主电源故障，继电接触器控制系统的控制触头自动闭合，自动将蓄电池与应急照明电路接通。

许多工厂企业中的备用柴油发电机组也经常采用备自投控制。当主电网失电，备自投控制系统自动控制柴油发电机组起动，自动投入运行。双电源自动转换开关也是备自投装置。4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

3）动力设备保护b）0.4kV三级负荷级进线断路器设：

短路瞬时保护

过负荷保护

接地故障保护

4.3动力照明配电系统构成4.3.1动力设备配电

3）动力设备保护

c）0.4kV馈线（电机回路）：

短路瞬时保护、过载保护、接地保护、电流不平衡保护、电机堵转保护、电机过热保护、断相保护，消防回路取消过载保护。d）0.4kV馈线（非电机回路）：

短路瞬时保护、过载保护、接地保护(根据需要设置)。

4.3动力照明配电系统构成454.3.2照明配电4.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成464.3.2照明配电1）照明分类按照种类划分：照明分为正常照明、应急照明、广告照明、安全特低电压照明、导向照明、站外景观照明等。正常照明也叫一般照明或普通照明。应急照明包括备用照明和疏散照明。按照位置划分:车站照明分：照明分车站照明和区间照明。车站照明又分为公共区照明，设备区正常照明。例如公共区正常照明，设备区正常照明等。通常，车站设置正常照明、应急照明、广告照明、安全特低电压照明、导向照明、站外景观照明。车站设置正常照明、疏散照明。通常车站照明采用智能照明控制系统配电，并实现对车站照明的智能化控制。4.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配。系统构成474.3.2照明配电2）照明配电方案照明配电采用放射式与树干式相结合的方式，以树干式配电方式为主。照明设备用电通常是二相交流电，因此其配电要考虑三相负载平衡。4.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成484.3.2照明配电2）照明配电方案所谓树干，是指从低压配电室不向灯具配电，而是按照照明分类给各个照明配电室提供分类电源。所谓放射，是指从照明配电室采用放射形式向灯具配电。4.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成车站A端照明配电4.3动力照明配电系统构成4.3.2照明配电2）照明配电方案站厅、站台两端各设一间照明配电室，共4个配电室。降压变电所为第一级配电，配出电源给站厅/站台的A/B端照明配电室。照明配电室为第二级配电。车站配电区域站厅、站台公共区照明以车站中心为界，隧道配电区域以隧道中心线为界。每个照明配电室内，按照明种类各设1~2个照明总配电箱，由每个照明总配电箱各带50℅灯具，以交叉方式供电，灯具尽量均匀布置。4.3动力照明配电系统构成4.3.2照明配电2）照明配电方案正常照明：每个照明配电室内设两个照明总配电箱，每个照明总配电箱各带50℅灯具，以交叉方式供电。4.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成524.3.2照明配电2）照明配电方案应急照明：车站站厅、站台的每个配电室内各设一套EPS电源柜和应急照明总配电箱，对车站公共区及附属房间、相邻半个隧道区间的应急照明灯具配电。EPS电源柜的蓄电池容量应能满足事故情况下车站及两侧相邻隧道内半个区间应急照明持续工作90min以上供电的需要。4.3动力照明配电系统构成534.3.2照明配电2）照明配电方案广告照明：每个照明配电室内设一个广告照明总配电箱。安全特低电压照明：站台照明配电室设置配电总箱，为站台板下电缆通道提供交流24V安全特低电压照明。区间照明：区间照明的服务范围为车站相邻两端的半个区间。区间正常照明总配电箱设在站台层的照明配电室内。区间正常照明分配电箱及应急照明分配电箱每隔200m设置一处，然后进行第三级照明配电，配电给相应的灯具。4.3动力照明配电系统构成4.3动力照明配电系统构成3）照度标准序号场所平均照度参考值（lx）应急照明照度（lx）照明功率密度（W/m2）1车站站厅20020102车站站台1501593出入口、换乘通道、楼梯

1501594车站控制室30015095站长室30015096售票室、售票亭30015097一般管理用房200—78变电所、配电室、电源设备室200